Кабели электрические безгалогеновые: конструкция, стандарты, применение

Безгалогеновые кабели представляют собой класс кабельно-проводниковой продукции, изоляция и оболочка которых изготовлены из материалов, не содержащих галогенов (хлора, фтора, брома, йода) в составе полимерной композиции. При возгорании такие кабели выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газов, что критически важно для безопасности людей и сохранности оборудования в случае пожара.

Химическая основа и принцип действия

Традиционные кабельные материалы, такие как поливинилхлорид (ПВХ), содержат значительное количество хлора. При горении ПВХ выделяет плотный черный дым, снижающий видимость, и соляную кислоту (HCl), которая, смешиваясь с влагой, образует коррозионный раствор. Этот раствор повреждает электронное оборудование, строительные конструкции и представляет серьезную опасность для органов дыхания человека.

Безгалогеновые компаунды обычно основаны на полиолефинах (полиэтилен, полипропилен), в которые вводятся специальные гидратные наполнители, чаще всего гидроксид алюминия (Al(OH)₃) или гидроксид магния (Mg(OH)₂). При нагреве до 180-200°C эти наполнители эндотермически разлагаются, выделяя химически связанную воду, которая охлаждает зону горения. Образовавшийся оксид металла создает на поверхности полимера термостойкий барьер, препятствующий доступу кислорода и дальнейшему пиролизу материала. Таким образом, достигается огнестойкость, низкое дымовыделение и отсутствие коррозионных газов.

Ключевые характеристики и стандарты

Безгалогеновые кабели регламентируются национальными и международными стандартами, которые устанавливают жесткие критерии по поведению при пожаре.

Основные нормативные документы:

• МЭК 60754 (часть 1 и 2): Испытания газов, выделяющихся при горении. Часть 1 определяет количество выделяющейся галогенкислоты (должно быть менее 0,5%). Часть 2 — кислотность (pH) и проводимость выделяющихся газов (pH ≥ 4.3, проводимость ≤ 10 μS/mm).
• МЭК 61034 (часть 1 и 2): Измерение плотности дыма. Устанавливает минимальную светопропускаемость (обычно ≥ 60%).
• МЭК 60332 (серия): Испытания на распространение пламени по одиночному кабелю (категории A, B, C, D) и пучку кабелей (категории A F/R, B F/R, C F/R).
• ГОСТ Р МЭК 60754, ГОСТ Р МЭК 61034, ГОСТ Р 53315: Российские версии международных стандартов, включенные в свод правил СП 485.1311500.2020.
• EN 50575: Европейский стандарт, классифицирующий кабели по реакции на огонь в классах от Aca до Fca. Безгалогеновые кабели, как правило, соответствуют высшим классам: B1ca, B2ca, Cca (пониженная пожароопасность).

Сравнительная таблица характеристик ПВХ и безгалогеновых материалов

Характеристика	Кабель с изоляцией/оболочкой из ПВХ	Безгалогеновый кабель (LSZH)
Содержание галогенов	Высокое (хлор)	Менее 0,5% (по массе)
Дымовыделение	Очень высокое, плотный черный дым	Низкое, светлый дым
Коррозионная активность газов	Высокая (выделение HCl)	Практически отсутствует
Токсичность продуктов горения	Высокая	Сниженная
Механические свойства (гибкость, стойкость к истиранию)	Хорошие	Сопоставимы или несколько ниже
Устойчивость к УФ-излучению	Хорошая	Требует специальных добавок
Диэлектрические свойства	Хорошие	Хорошие
Стоимость	Низкая	Выше на 20-50%

Конструкции и типы безгалогеновых кабелей

Безгалогеновые материалы применяются во всех основных элементах кабеля: изоляции жил, внутренней оболочке, внешней оболочке и даже в заполнителях. Существует несколько типовых конструкций.

1. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) и безгалогеновой оболочкой

• Назначение: Для стационарной прокладки в зданиях, тоннелях, метро, на электростанциях. Напряжение: 0,66/1 кВ, 6/10 кВ, 20/35 кВ.
• Конструкция: Медная или алюминиевая жила -> изоляция из XLPE -> экран (для кабелей на 6 кВ и выше) -> безгалогеновая оболочка (LSZH).
• Примеры марок: ПвПнг(А)-HF, АПвПнг(А)-HF, ПвВнг(А)-HF.

2. Кабели контрольные безгалогеновые

• Назначение: Для подключения электрических аппаратов, сигнализации, контроля. Прокладка в пучках в общественных зданиях и промышленных объектах с повышенными требованиями пожарной безопасности.
• Конструкция: Многопроволочные медные жилы -> изоляция из безгалогенового полиолефина -> общее экранирование (опционально) -> безгалогеновая оболочка.
• Примеры марок: КВВГнг(А)-HF, КВВГЭнг(А)-HF, АКВБбШвнг(А)-HF.

3. Кабели и провода монтажные и для слаботочных систем

• Назначение: Внутренний монтаж оборудования, системы пожарной и охранной сигнализации (ОПС), системы связи (LAN-кабели Cat.5e, Cat.6), системы СКУД.
• Конструкция: Часто имеют только одну общую безгалогеновую оболочку. Для кабелей ОПС обязательна огнестойкость (сохранение работоспособности в условиях огня в течение 30, 60, 180 минут).
• Примеры марок: ППГнг(А)-HF, КСВВнг(А)-FRLS, FRHF, кабели с маркировкой «LSZH» или «HF».

Области обязательного и рекомендованного применения

Применение безгалогеновых кабелей регламентируется строительными нормами и правилами, такими как СП 485.1311500.2020 (Пожарная безопасность электрических кабельных линий).

Обязательная прокладка:

• В зданиях функциональной пожарной опасности класса Ф1.1 (здания дошкольных образовательных организаций, специализированные дома престарелых, больницы).
• В помещениях с массовым пребыванием людей (более 50 человек) без постоянных рабочих мест: атриумы, концертные залы, музеи, торговые центры.
• В метрополитенах, железнодорожных тоннелях, аэропортах, портах.
• На атомных и тепловых электростанциях, в центрах обработки данных (ЦОД).
• В системах противопожарной защиты (автоматическая пожарная сигнализация, оповещение и управление эвакуацией, системы дымоудаления и подпора воздуха).

Рекомендованная прокладка:

• В многофункциональных высотных зданиях.
• В исторических зданиях и музеях для защиты экспонатов.
• На морских судах и нефтегазовых платформах.
• В любых объектах с дорогостоящим электронным и телекоммуникационным оборудованием.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж безгалогеновых кабелей имеет специфику, обусловленную свойствами материалов.

• Температурный режим: Минимальная температура прокладки для кабелей в LSZH-оболочке обычно составляет -15°C (против -30°C для ПВХ), так как материал становится более жестким на холоде. При необходимости прокладки при отрицательных температурах кабель должен быть предварительно прогрет.
• Радиус изгиба: Соответствует общим требованиям для кабелей данного типа и сечения, но требует аккуратности при низких температурах.
• Затяжка в лотки и короба: Допустимые усилия и методы аналогичны обычным кабелям. Необходимо избегать механических повреждений оболочки.
• Маркировка: Безгалогеновые кабели должны иметь соответствующую маркировку на оболочке (например, «НГ-LS», «HF», «LSZH», «0Hl») с указанием стандартов (IEC 60754-1, IEC 61034-2).
• Совместимость: При совместной прокладке с кабелями в ПВХ-оболочке в общих пучках преимущества безгалогеновых кабелей в значительной степени теряются, так как при пожаре ПВХ будет источником дыма и коррозионных газов. Рекомендуется раздельная прокладка или полный переход на безгалогеновые решения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем разница между маркировками «нг-LS», «нг-HF», «нг-FRLS»?

«нг-LS» (Low Smoke) — кабель с пониженным дымогазовыделением. Может содержать галогены, но в меньшем количестве, чем обычный ПВХ. «нг-HF» (Halogen Free) — безгалогеновый кабель, соответствует стандартам по отсутствию галогенов и низкому дымовыделению. «нг-FRLS» (Fire Resistance Low Smoke) — огнестойкий кабель с пониженным дымогазовыделением. Он не только не распространяет горение, но и сохраняет работоспособность в течение заданного времени в условиях огня. Может быть как с галогенами, так и без них. Безгалогенный огнестойкий кабель маркируется как «нг-FRHF».

Можно ли прокладывать безгалогеновый кабель на улице?

Да, но при условии, что его внешняя оболочка устойчива к ультрафиолетовому излучению. Стандартные LSZH-компаунды могут деградировать под действием солнечного света. Для наружной прокладки необходимо выбирать кабели с маркировкой, указывающей на УФ-стойкость, или в гофре из черного полиэтилена.

Почему безгалогеновые кабели жестче, чем ПВХ?

Высокое содержание минеральных наполнителей (гидроксидов) в полимерной матрице увеличивает жесткость и снижает эластичность материала. Современные составы позволяют улучшить гибкость, но она, как правило, остается ниже, чем у пластифицированного ПВХ.

Требуют ли безгалогеновые кабели специальных методов оконцевания и соединения?

Нет, для соединения и оконцевания жил применяются стандартные методы: опрессовка, болтовое соединение, сварка. Изоляция и оболочка не накладывают особых ограничений. Важно использовать аксессуары (муфты, кабельные сальники), рассчитанные на соответствующий диапазон диаметров и материалов.

Как проверить, действительно ли кабель безгалогеновый?

Во-первых, по маркировке на оболочке и сопроводительной документации (сертификат соответствия, протоколы испытаний). Во-вторых, существуют косвенные полевые методы: при внесении кусочка оболочки в пламя горелки безгалогеновый материал не окрашивает пламя в зеленый цвет (признак меди или галогенов), а при горении выделяет мало дыма и не имеет резкого химического запаха. Точный результат дают только лабораторные испытания по МЭК 60754.

Является ли кабель «ВВГнг-LS» безгалогеновым?

Нет, кабель марки ВВГнг-LS имеет изоляцию и оболочку из ПВХ пониженной пожарной опасности. Он обладает пониженным дымогазовыделением по сравнению с ВВГнг, но все еще содержит галогены. Безгалогеновым аналогом ВВГнг является, например, кабель ППГнг(А)-HF (с изоляцией и оболочкой из полиолефинов, не распространяющих горение).

Заключение

Безгалогеновые кабели являются неотъемлемым элементом современных систем противопожарной безопасности на объектах с массовым пребыванием людей, критической инфраструктуре и в отраслях с высокими рисками. Их применение продиктовано необходимостью обеспечить эвакуацию людей за счет низкого дымовыделения, защитить дорогостоящее оборудование от коррозии и минимизировать долгосрочный экологический и экономический ущерб от последствий пожара. Выбор конкретного типа и марки кабеля должен основываться на тщательном анализе нормативных требований к объекту, условий прокладки и эксплуатации, с обязательным учетом всей цепи поставки электроэнергии и данных, от источника до потребителя.